Las tuberías de fundición dúctil se utilizan ampliamente en sistemas de abastecimiento de agua y conducciones a presión, ya que combinan una gran resistencia y tenacidad con uniones flexibles y una instalación sencilla. En comparación con las tuberías de fundición gris convencional, son mucho más resistentes y menos frágiles. Respecto a las tuberías de acero, difieren en cuanto a resistencia, tipo de unión, peso y protección contra la corrosión; cada una resulta adecuada para distintas condiciones.
Este artículo compara las tuberías de fundición dúctil con las de fundición gris, acero, hormigón pretensado y PVC, y resume qué tipo de tubería suele ser la opción más adecuada para cada conjunto de condiciones. La elección correcta depende de la presión de trabajo, el diámetro, las características del terreno y del fluido, el método de instalación y el coste del ciclo de vida.
La tubería de hierro dúctil se fabrica a partir de hierro tratado con elementos esferoidizantes, como el magnesio (también se emplean elementos de tierras raras), de modo que el grafito adopta la forma de pequeñas esferas en lugar de láminas. El grafito esferoidal interrumpe la matriz metálica en mucha menor medida que el grafito laminar, lo que confiere al hierro dúctil una resistencia y una tenacidad muy superiores a las del hierro fundido gris. Además de hierro, el hierro dúctil contiene, por lo general, entre un 3,0 % y un 4,0 % de carbono y entre un 1,8 % y un 3,2 % de silicio. El rendimiento de la tubería varía en función del proceso de fundición y de la estructura de la matriz.
El hierro dúctil se utiliza para tuberías, accesorios y otras piezas fundidas que requieren resistencia y tenacidad. Las tuberías de hierro dúctil se emplean principalmente en el abastecimiento y la distribución de agua —especialmente en diámetros pequeños y medianos— y en conducciones subterráneas donde las condiciones del terreno son inciertas.
La principal diferencia entre la tubería de hierro fundido y la tubería de hierro dúctil radica en la forma del grafito. En el hierro fundido (gris) convencional, el grafito en forma de láminas crea muescas internas; por ello, aunque la tubería presenta una buena resistencia a la compresión, es frágil, posee una baja resistencia a la tracción y una escasa resistencia al impacto. En el hierro dúctil, el grafito esferoidal elimina en gran medida esta debilidad. En comparación con la tubería de hierro fundido convencional, la tubería de hierro dúctil ofrece:
Mayor resistencia y tenacidad: presenta una resistencia a la tracción muy superior y un mejor alargamiento, lo que le permite soportar presiones internas y cargas externas más elevadas.
Paredes más delgadas y menor peso: para una misma aplicación, el espesor de la pared puede ser menor, lo que reduce el peso.
Mejor comportamiento ante impactos y flexión: tolera mejor los movimientos del terreno, las cargas de tráfico y la manipulación, siendo menos propenso a sufrir fracturas frágiles repentinas.
Instalación más sencilla: por lo general, se instala mediante uniones flexibles de tipo enchufe con anillo de goma.
Comportamiento similar frente a la corrosión: en muchos tipos de suelos y aguas, la fundición dúctil se comporta de forma muy parecida a la fundición gris; por tanto, en ambos casos, el comportamiento depende del entorno y del uso de revestimientos o recubrimientos protectores. La fundición gris puede experimentar corrosión grafítica, un proceso en el que el hierro se disuelve (lixivia), dejando un residuo blando de grafito.
La tubería de fundición dúctil se utiliza ampliamente en el abastecimiento de agua, especialmente en diámetros pequeños y medianos.
Las tuberías de acero comprenden tanto las tuberías con costura (soldadas) como las tuberías sin costura (tuberías SMLS). Por lo general, las tuberías de acero soldadas son las que se emplean en las redes principales de abastecimiento de agua. La comparación entre ambos tipos es la siguiente:
Resistencia y tenacidad: por lo general, las tuberías de acero presentan una mayor resistencia a la tracción y una mejor ductilidad, lo que permite utilizar paredes más delgadas, dependiendo del grado y del diseño. El hierro fundido dúctil es mucho más resistente que el hierro fundido gris y resulta adecuado para la mayoría de las presiones empleadas en el abastecimiento de agua; no obstante, el acero suele ofrecer una mayor resistencia.
Capacidad de presión: las tuberías de acero se utilizan ampliamente en conducciones de gran diámetro y alta presión. Las tuberías de hierro fundido dúctil se suministran clasificadas según su capacidad de presión y son muy adecuadas para el abastecimiento y la distribución de agua. La presión de trabajo admisible depende del diámetro, el espesor de la pared y la clase de tubería, por lo que debe verificarse conforme al diseño del proyecto.
Longitud de la tubería y uniones: la tubería de acero puede suministrarse en grandes longitudes, lo que implica un menor número de uniones. En el caso de la tubería de fundición dúctil, la longitud y la cantidad de uniones dependen de la norma aplicable y del diámetro de la tubería.
Comportamiento de las uniones e instalación: las uniones soldadas en tuberías de acero son rígidas y requieren personal cualificado para realizar la soldadura, así como la aplicación de un revestimiento en las uniones durante la instalación en obra. La tubería de fundición dúctil con uniones de enchufe y junta de goma permite cierta deflexión en la unión, es rápida de montar y tolera mejor los asentamientos del terreno.
Peso y manipulación: la tubería de fundición dúctil es relativamente pesada y, por lo general, requiere equipos de elevación. El peso de la tubería de acero depende del espesor de pared y del grado del material; por tanto, realice la comparación considerando el mismo diámetro y la misma clasificación de presión.
Coste: la diferencia de precio depende del diámetro, el espesor de pared, el sistema de protección y las condiciones del mercado; por ello, es preferible comparar el coste de instalación y el coste durante el ciclo de vida, en lugar de fijarse únicamente en el precio del material.
Aplicaciones típicas: la tubería de acero suele elegirse para conducciones de pequeño diámetro, líneas de transporte de gran longitud, servicios a alta presión y proyectos especiales, como el hincado de tuberías. La tubería de fundición dúctil suele emplearse en redes de distribución de agua, zonas con condiciones del terreno inciertas y proyectos en los que son importantes la rapidez en la unión de los tubos y una menor intensidad de mano de obra.
Ninguno de los dos materiales es más resistente a la corrosión en todos los entornos. Ambos requieren recubrimientos externos y revestimientos internos para su uso a largo plazo cuando se instalan bajo tierra; además, las tuberías de acero suelen contar con protección catódica. El desempeño de cada uno depende del tipo de suelo, del fluido transportado, de la calidad del sistema de protección y de la instalación. En ambos casos, cualquier daño al recubrimiento durante la manipulación o el relleno de la zanja resulta significativo.
No existe un único recubrimiento o revestimiento que constituya un requisito universal. El sistema debe ajustarse a las condiciones del suelo y del fluido, a la vida útil prevista y a las especificaciones del proyecto.
Los accesorios para tuberías de fundición dúctil —tales como codos, tes y reducciones— están expuestos a las mismas condiciones del terreno y del fluido que la propia tubería; por ello, normalmente cuentan con un revestimiento y un recubrimiento interior idénticos a los de esta. Sus puntos vulnerables son los extremos cortados, las zonas modificadas en obra, las uniones atornilladas o bridadas, y cualquier daño en el revestimiento. Se debe especificar una protección para todo el sistema, incluidos los accesorios, los pernos y las juntas.
La tubería de hormigón pretensado se utiliza principalmente en conducciones de gran diámetro. En comparación con la tubería de fundición dúctil:
Su fabricación permite ahorrar energía, ya que los materiales principales —arena y piedra— pueden obtenerse localmente.
Es pesada y frágil, difícil de cortar y relativamente compleja de instalar.
Su presión de trabajo suele ser inferior a la de la tubería de fundición dúctil.
La desviación admisible en sus juntas es menor, por lo que se adapta peor a terrenos irregulares.
Tubería de PVC: líneas de pequeño diámetro y baja presión, donde el bajo peso y el bajo costo son factores determinantes.
